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花粉自我消除 CRISPR-Cas 基因组编辑可防止玉米中转基因花粉的传播
利用成簇的规律间隔短回文重复序列 (CRISPR)-CRISPR 相关核酸酶 (Cas) 介导的技术进行基因组编辑，彻底改变了基础植物科学和作物遗传改良 ( Chen et al., 2019 )。CRISPR-Cas 盒的稳定遗传转化是植物体内基因组编辑的主要方法。在许多有性生殖植物中，一个主要问题是转基因元件通过花粉传播 ( Devos et al., 2005 )。玉米 ( Zea mays L. ) 是一种典型的异交作物，每株植物可产生多达 200 万至 500 万个花粉粒 ( Goss, 1968 )，由于风传播，建议隔离距离为 200 米 ( Ma et al., 2004 )，甚至由于蜜蜂等昆虫的觅食，隔离距离可超过 3 公里 ( Danner et al., 2014 )。之前报道的使用自杀转基因的策略有效杀死了 T 0 植物产生的含有 Cas9 转基因的未成熟胚和花粉，并产生了无转基因的编辑 T 1 植物 ( He et al., 2018 )。特别是对于无性繁殖植物，该技术解决了去除转基因成分的难题，因为通过减数分裂重组和分离去除转基因成分是不可行的。然而，基因组编辑有许多有用的应用，这些应用需要将 Cas 转基因保留在植物中，包括 RNA 引导的 Cas9 作为体内靶标突变体（ Li 等人， 2017 ）和单倍体诱导偶联编辑（ Kelliher 等人， 2019 ； Wang 等人， 2019 ），通过使用 cenh3- 无效突变体作为雌配子体（ Ravi and Chan， 2010 ）。在本文中，我们提出了 PSEC，它可以防止花粉转基因从含有花粉自杀盒的 T-DNA 的植物中扩散，该 T-DNA 位于特定的单向导 RNA 和 Cas 盒旁边。同时，PSEC 仍然可以通过雌配子遗传到下一代，并且还保留 CRISPR-Cas 基因编辑活性。通过有性杂交，它以反式方式在杂交亲本基因组中诱导有效的靶突变，以用于育种应用。